石头里藏着南极哪些秘密？

俯瞰南极，在浮冰、极光的外表下，是令人类望而却步的严寒，它是地球的寒极，年平均气温为零下25摄氏度，最低气温可达零下93.2摄氏度；它是地球的风极，年平均风速为19.4米/秒，相当于8级大风，测得的最大的风速为102米/秒，大概是12级台风的3倍；它是地球的旱极，年平均降水量仅为55毫米，南极点附近几乎全年无降水；它是地球的高极，平均海拔2350米，是地球上海拔最高的大洲。自然的力量将深海化为陆地，使高山沦为汪洋，而南极也在数亿载中历经跌宕起伏的变迁。

南极内陆格罗夫山最高峰—梅森峰（供图 / 王晓虎）

南极也有石头吗？

南极大陆总面积约1400万平方千米，其中约99.7%的区域常年被冰雪覆盖，它也因此被称为“白色沙漠”。南极裸露基岩面积仅占0.3%，它们被称为“白色沙漠”中的“绿洲”。这些“绿洲”中的石头是地质学家探索南极地质演化的重要窗口。那么，南极茫茫冰雪下又隐藏着什么秘密？

国际上首张南极板块（大陆）地壳厚度图（供图 / 安美建）

冰雪下的秘密

除有基岩出露的地方外，人们对其余被冰雪覆盖的南极地貌知之甚少。科学家们通过地球物理探测，获得了去除冰川后的南极陆地图，发现南极的冰雪下面隐藏着无数的河流、湖泊、高山、峡谷和火山。

第4个国际极地年（2007～2009年）旗舰计划开展以来，人类在东南极实施了史上规模最大的天然地震观测，对南极大陆深部结构进行探测。作为国际极地年旗舰计划的一部分，我国在中山站至南极内陆海拔最高的昆仑站之间，部署了一系列极低温宽频天然地震观测台。通过对海量监测数据进行分析和计算，中国地质科学院地质力学研究所首次绘制了覆盖整个南极板块的岩石圈厚度图、地壳厚度图等，使人类对整个南极大陆的地壳和上地幔岩石圈有了整体认识。

地质考察队员在东南极北查尔斯王子山考察（供图 / 刘晓春）

为什么要研究

南极的石头？

南极的岩石不仅保存了地球演变过程中的重要信息，如大陆起源、构造活动、环境气候变化、生物进化等，同时也记录了南极本身的形成与演化，特别是南极被冰封之前的地质演化历史，例如，南极是由哪些陆块拼合在一起的？又是什么时候被孤零零地留在了地球的最南端？

南极古老岩石记录地球早期历史

东南极内皮尔山出露有南极洲最古老的岩石，形成于距今约39亿年前。实际上，大于38亿岁的岩石在地球上非常稀少，目前只发现在中国、加拿大和南极等地。这主要因为，地球形成以后，经历了漫长的改造与破坏，如晚期大撞击事件、板块构造的改造、地幔柱活动等，使得地球早期的岩石和物质保存较少。现在普遍认为，最早期的地球是一个“大火球”，其表面为巨大的“岩浆海”，没有岩石。在地球形成约2亿年后，地表炽热的“岩浆海”才开始冷凝，于是，最古老的大陆地壳开始形成并不断扩大。

而这一问题——地球如何从一处“岩浆海”演变为今天人类赖以生存的宜居星球，需要从这些古老岩石和矿物中寻找答案。

来自西南极的玄武岩，形成于约距今 1 亿年前（供图 / 陈龙耀）

原来南极也曾有自己的“春天”

地质学家曾在南极沉积岩中发现了很多化石，如蕨类植物化石、硅化木、和恐龙化石。这些化石的发现表明，南极气候曾属于温带气候，拥有茂盛的森林，是动物的乐园。

冈瓦纳古陆的裂解示意图（供图 / 陈龙耀）

知晓南极从哪里来

这块岩石样品证实了在白垩纪时期南极洲和南美洲曾连为一体。上面的孔洞是钻取古地磁样品之后留下的，通过进一步的科学分析，我们可以恢复这块岩石样品所在陆地的古地理位置，也就是在白垩纪时期它处在什么经度和纬度。通过对南极洲不同陆块中岩石的研究，我们可以知道南极洲在不同地质时期的古地理格局，进而恢复出南极的形成与演化形态。

以南极洲为中心的地球卫星图（图源《知识就是力量》杂志）

从过去到现在，从此岸到彼岸，南极从未停止过变化的脚步，这片沉睡千万年的“白色沙漠”正在悄然苏醒。无数科研工作者奔赴于此，给这片孤独的大陆带来勃勃生机。相信在未来，人类终将揭开南极的神秘面纱。

撰文 | 陈龙耀